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二重管構造部の切断装置及び切断方法

国内特許コード P180015199
整理番号 14068
掲載日 2018年7月25日
出願番号 特願2016-034615
公開番号 特開2017-148848
出願日 平成28年2月25日(2016.2.25)
公開日 平成29年8月31日(2017.8.31)
発明者
  • 中村 保之
  • 岩井 紘基
  • 佐野 一哉
出願人
  • 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構
発明の名称 二重管構造部の切断装置及び切断方法
発明の概要 【課題】レーザ切断機を用いて二重管構造部の内管の内部から内管及び外管を同時に切断可能な二重管構造部の切断方法及び切断装置を提供する。
【解決手段】制御装置によって駆動が制御されるマニピュレータにレーザ切断ヘッドを取り付ける。レーザ切断ヘッドは、二重管構造部Sの内管I内に挿入する。制御装置は、レーザ切断ヘッドから出射されるレーザ光Lで内管I及び当該内管Iの外周に配置された外管Oを同時に切断でき、かつ内管Iの切断部に形成されるカーフK1の幅W1が、外管Oの切断部に形成されるカーフK2の幅W2よりも大きくなるように、マニピュレータ駆動を制御する。
【選択図】図6
従来技術、競合技術の概要


今後、東京電力福島第一原子力発電所をはじめ、軽水炉の廃止措置が予定されており、解体工期の短縮や二次廃棄物発生量の低減等によるコスト削減が求められている。このような背景の中、コスト削減の方策の一つとして、沸騰水型原子炉に使用されているジェットポンプ等の二重管構造部の切断作業の効率化を図ることが挙げられる。



従来、二重管構造部の内管と外管を一度の切断作業で同時に切断する切断装置及び切断方法は知られていない。このため、従来においては、二重管構造部の内管と外管とを個別に切断するという方法が検討されている。



然るに、二重管構造部の内管と外管とを個別に切断すると、単管を切断する場合に比べて作業量が単純計算で2倍に増えるので、工期が長期化する。また、この方法によると、内管切断用の切断機と外管切断用の切断機とを用意しなくてはならないため、設備コストが高価になる。さらに、館内に切断機を挿入できない場合、外管の外周に切断機を配置しなくてはならないので、狭隘部に配管された二重管構造部の外管については、切断作業が著しく困難になる。なお、狭隘な切断部に適用可能な小型の切断機を用意すれば切断が可能になるが、小型の切断機は一般に大型の切断機に比べて切断能力が落ちるので、作業効率の低下が懸念される。



このようなことから、二重管構造部の内管の内部から内管及び外管を同時に切断可能な二重構造部の切断装置及び切断方法の開発が嘱望されている。なお、二重管構造の設備は、原子力発電所だけでなく、化学プラント等にも使用されている。



また、構造物の切断装置としては一般に、レーザ切断機及びプラズマアーク切断機等の熱的切断機と、回転刃を備えた機械的切断機とがあるが、機械的切断機は、回転刃が消耗品になるためにランニングコストが高価になるばかりでなく、劣化した回転刃及び切削粉が二次廃棄物となるために廃棄物の処理コストが高くなる。また、機械的切断機は、熱的切断機に比べて切断速度が遅く、かつ回転刃の交換が繰り返し必要になるので、作業効率が悪いという問題もある。



このようなことから、二重管構造部の切断装置としては、機械的切断機よりも熱的切断機を適用する方が望ましい。また、プラズマアーク切断機を用いて構造物を切断すると、レーザ切断機を用いて構造物を切断した場合に比べて、カーフ幅(切断部の切れ目の幅)が大きくなり、二次廃棄物が多くなる。このため、熱的切断機の中でもカーフ幅が狭く、二次廃棄物発生量の少ないレーザ切断機を適用することがより望まれる。



なお、配管の内部にレーザ加工機を挿入して配管を加工する装置としては、従来、原子炉の小口径配管内にレーザトーチを挿入し、配管の内部からその継手部にレーザ光を照射して溶接或いは表面の改質を行う装置知られている(例えば、特許文献1参照。)。

産業上の利用分野


本発明は、二重管構造部の切断装置及び切断方法に係り、特に、二重管構造部を構成する内管と外管を同時に切断可能な切断装置及び切断方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
レーザ光の出射口及びアシストガスの噴射口を備え、かつ二重管構造部を構成する内管の内部に挿入可能であるように形成されたレーザ切断ヘッドと、前記レーザ切断ヘッドを保持し、前記内管に対する前記レーザ切断ヘッドから出射されるレーザ光の照射位置を自在に調整可能であるように構成されたマニピュレータと、前記マニピュレータの駆動を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記内管の内部に挿入された前記レーザ切断ヘッドから出射されるレーザ光で前記内管及び前記内管の外周に配置された外管を同時に切断でき、かつ前記内管の切断部に形成されるカーフの幅が、前記外管の切断部に形成されるカーフの幅よりも大きくなるように、前記マニピュレータの駆動を制御することを特徴とする二重管構造部の切断装置。

【請求項2】
前記制御装置は、前記内管の切断部に形成されるカーフの幅が最小2mm、最大でも3mm程度となるように、前記マニピュレータの駆動を制御することを特徴とする請求項1に記載の二重管構造部の切断装置。

【請求項3】
前記制御装置は、前記内管の内面に対する前記レーザ切断ヘッドから出射されるレーザ光の入射角度が0度以上になるように、前記マニピュレータの駆動を制御することを特徴とする請求項1及び請求項2のいずれか1項に記載の二重管構造部の切断装置。

【請求項4】
前記レーザ切断ヘッドは、レーザ光の光路中に反射ミラーを備え、前記レーザ切断ヘッド中を伝播するレーザ光の光路を前記反射ミラーにて反射して変更することを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の二重管構造部の切断装置。

【請求項5】
前記レーザ切断ヘッドは、筒状に形成されたヘッド本体の一端に設けられたレーザ光の入射口から前記ヘッド本体の他端に設けられたレーザ光の出射口に至る直線状の光路を有することを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の二重管構造部の切断装置。

【請求項6】
レーザ光の出射口及びアシストガスの噴射口を備えたレーザ切断ヘッドを、マニピュレータを用いて二重管構造部を構成する内管の内部に挿入し、前記レーザ切断ヘッドから出射されるレーザ光で前記内管及び前記内管の外周に配置された外管を同時に切断したとき、前記内管の切断部に形成されるカーフの幅が、前記外管の切断部に形成されるカーフの幅よりも大きくなるように、前記マニピュレータの駆動を制御することを特徴とする二重管構造部の切断方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
  • 4E168AD07
  • 4E168CB03
  • 4E168DA02
  • 4E168DA23
  • 4E168DA28
  • 4E168EA17
  • 4E168EA24
  • 4E168FB01
  • 4E168FC04
  • 4E168GA03
画像

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出願権利状態 公開
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